JPH07103827A - 光学分光分析装置 - Google Patents

光学分光分析装置

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JPH07103827A
JPH07103827A JP4040418A JP4041892A JPH07103827A JP H07103827 A JPH07103827 A JP H07103827A JP 4040418 A JP4040418 A JP 4040418A JP 4041892 A JP4041892 A JP 4041892A JP H07103827 A JPH07103827 A JP H07103827A
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Cornelius J Mccarthy
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 異なる波長依存性を有する多重的な分光積
分により光エネルギーを測定する装置。 【効果】 部品の特性や温度によらず一貫した測定が
可能で、かつ、コストが低く抑えられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】ヒトの視覚系は、分光エネルギー
を、明るさおよび色または色の違いとして認識する能力
においては非常に優れているが、これを定量化したり想
起(recall)する能力はそれ程には高くない。このため、
こうした働きを実現するために、濃度計(densitomete
r）や測色計(colorimeter)、分光光度計、放射計、クロ
マ・メーター(chroma meter)といった一群の装置が開発
されてきた。本発明は、この種の高品質な測定を低コス
トで実現する測定装置、特に、複数の固体放射源（たと
えば、発光ダイオード）と複数の固体放射検出器を一体
化した光学分光分析装置に関する。
【０００２】
【従来技術とその問題点】濃度計や測色計、分光光度
計、放射計およびクロマ・メーターは、同種の物理的測
定を行なうものである。これらはそれぞれ、波長を変数
とした光エネルギーに関する１以上の重み付き積分(wei
ghted integration)を計算する。濃度計や測色計あるい
は放射計およびクロマ・メーターでは、少数の重み付き
積分が行なわれるのが普通である。濃度計および測色計
における重み関数(weighting function)は、通常、光源
のスペクトル強度、フィルタ・パラメータ、検出器の感
度特性(sensitivity profile)および試料の反射率また
は透過率の積である。
【０００３】クロマ・メーターおよび放射計では、試料
は放射源(radiant source)であり、重み関数は、試料の
スペクトル強度、フィルタ・パラメータおよび検出器の
スペクトル感度の積である。反射率や透過率を測定する
ために現在行なわれている方法では、光源としてはタン
グステン・ランプのような広帯域発光体（broad bandem
itter)が使用され、検出器は広い範囲の波長にわたって
感受性を有する。一般的には、各重み付き積分に使用さ
れる光源および検出器特性は同一であり、フィルタ特性
のみが変更される。また、こうした装置は、通常、透過
率あるいは反射率が既知の試料を用いて較正される。分
光光度計および分光放射計では、数十ないし数千の重み
付き積分の結果を得ることが、通常、可能である。分光
光度計および分光放射計では、通常、重み関数はいずれ
も同一形状をしており、これは、理想的には狭い三角形
である。波長軸に沿って重み関数の中心位置を複数選ぶ
ことにより、多重的な重み付き積分が得られる。通常、
分光光度計では、広帯域の光源および検出器が使用され
るが、波長範囲が極めて広い範囲に及ぶこともあるた
め、複数の光源および検出器を備えている場合もある。
重み関数は、連続フィルタ、多重フィルタ、モノクロメ
ータ、分光器あるいは干渉技術によってもたらされる。
一方、濃度計、測色計およびクロマ・メーターは、特定
の重み付き積分を生じるように設計される。グラフィッ
ク・アートの分野で使用される濃度計では、積分の重み
付けは、印刷で使用される標準的なインクの反射に対す
る応答性が最適化するようにされている。測色計および
クロマ・メーターでは、関数の重み付けは、ＣＩＥまた
はＡＳＴＭによって規定される色度座標(chromaticity
coordinate）を生成することを目的とする。分光光度計
および分光放射計は、試料の波長に関する反射率、透過
率または強度スペクトルを、一群の点、曲線またはスペ
クトルとして表わす。これらの重み付き積分のすべて
は、波長に関するリニアな合計であるため、それぞれの
積分は、共通ベクトル空間内のベクトルと考えてもよ
い。すなわち、ある特定の重み付き積分の集合は、この
空間から得られる、１個の部分空間を形成するベクトル
の集まりである。こうした部分空間は、成分ベクトルが
それから計算されるところの重み付き積分の集合によっ
て張られている、と言われる。この意味において、各タ
イプの測定装置は、その重み付き積分によって表現され
るベクトルによって張られる空間の部分集合を測定して
いると言うことができる。一般的には、濃度計や測色計
およびクロマ・メーターにおける重み付き積分によって
張られる空間は、分光光度計および分光放射計における
重み関数によって張られる空間の部分集合である。測色
計、濃度計およびクロマ・メーターが、公の標準にした
がって設計される場合、個別の積分は、スペクトルにわ
たっての合計によって述べられ、これらの装置は、通
常、高精度の分光光度計もしくは分光放射計による測定
に対して較正されるか、または、反射率、透過率もしく
はスペクトル強度が、波長の関数として独立に決定され
ている試料に対して較正される。これらの重み付き積分
の各集合が同一のベクトル空間の部分集合として表わさ
れるならば、重み付き積分の任意の集合は他の集合に、
両方の集合によって張られる、上記空間の部分集合内に
おいて、変換され得ることになる。つまり、この計算
は、行列の掛け算によって行なわれる線形変換である、
ということになる。これは、色度座標または濃度が、分
光光度計または分光放射計によって得られるスペクトル
・データから計算される場合に行われていることであ
る。また、色度座標によりまたは濃度特性(density spe
cifications)により張られる（上記空間の）部分集合、
を張る重み付き積分の他の集合の集まりも存在するだろ
う、ということにもなる。こうした部分集合は、いずれ
も、色度座標や濃度関数の計算のために測定使用するこ
とができる。
【０００４】
【発明の構成】本発明によれば、少数の入力に対して任
意の線形変換を施すことを可能とする装置が提供され
る。この装置は、重み付き積分のどの様な集合でも測定
することができ、これから、所望の結果を計算すること
ができる。より具体的に言えば、、重み付き積分の集合
は、装置により測定結果が与えられる重み関数への適合
性よりも、コストおよび装置の品質に依存して選択され
得るということが見出された。高価な部品の数を最小限
にとどめつつ、可能なかぎり大きな（ベクトル空間の）
部分集合を張る重み関数の集合を生成することができ
る。本発明による光学分光分析装置で反射率および透過
率を測定するに当っては、少数の光源（各光源は調べよ
うとする波長域部分集合にわたって光エネルギーを供給
する）、および、少数の検出器（いずれも全波長領域に
わたって感度を有するがその感度は波長の関数として異
なる重み付けを有する）が使用される。各光源は、試料
を、順に照らし、試料からの反射光は全検出器に導かれ
て、検出器出力が記録される。光源による照射がすべて
済むと重み付き積分の集合が導出される。その数は、光
源の数と検出器の数との積である。これらの積分の重み
関数は、個々の光源の重み関数と個々の検出器の感度関
数の積になる。好ましくは、反射率／透過率測定装置に
おいて、光源は発光ダイオードであり、検出器は、波長
の関数としてそれぞれ異なる感度曲線を有するように製
造、処理またはフィルター付けをされたフォトダイオー
ドである。
【０００５】以下の表は、どのような構成がどのような
測定に対応するかを示したものである： 光源 検出器 積分 可能となる計算 １ １ １ 一軸アクセプト／リジェクト ２ １ ２ 白色度、黄色度 ３ １ ３ 単光源色度(one illuminant chromaticity) ４ １ ４ 四軸濃度(four axis density) ４ ２ ８ 多光源色度(multi illuminant chromaticity) ６ ３ １６ 低分解度スペクトル(low resolution spectra) ６ ４ ２４ 中分解度スペクトル(medium resolution spectra)
【０００６】好ましくは、発光ダイオード（ＬＥＤ)お
よび検出器は、非装着(unmounted)半導体チップのかた
ちとする。反射光を調べる場合には、選択された一群の
検出器と発光器が共通基板上に装着される。一定温度条
件でかつ湿度から保護されているならば、発光ダイオー
ドおよびフォトダイオードは安定な素子である。したが
って、温度センサ、および、必要に応じて温度制御用部
品を、上記基板上に装着する。ついで、組立体全体をシ
ールして湿度から保護し、さらにセンサからの出力を用
いて重み付き積分とレポート出力単位(reported output
unit)間の線形変換を調整し、これにより温度変化を補
償する。また、反射光測定の態様では、ＬＥＤからの光
が直接に検出器に入ることがないように物理的な遮蔽を
用い、エポキシ製の保護シールを用いる他は光学的部品
を用いることなく、組立体全体を試料表面に向けるよう
にしてもよい。
【０００７】実用的には、可視領域の赤方端の波長のＬ
ＥＤの方が、青方端のＬＥＤよりも効率がよい。したが
って、電気的な補償を行なうことを除外するものではな
いが、短波長のＬＥＤチップをより多く使用してこの波
長域の出力光を増やしてシステムのバランスを取ること
が好ましい。したがって、本発明において、たとえば、
６光源を使用するという態様では、必要に応じていくつ
かの波長域でＬＥＤを重複させ、６個以上のＬＥＤチッ
プを用いるようにしてもよい。
【０００８】小領域を正確にサンプリングするために、
ファイバ組立体を用いてもよい。この場合、少数の短い
光ファイバが使用され、ＬＥＤからの光を試料に導くと
ともに試料からの光を検出器に戻す。目的が小領域での
測定であるから、クラッド層が薄く、クラッドに比べコ
ア径の大きなファイバが使用される。ファイバの一端
は、検出器およびＬＥＤと直接につながるように配置さ
れる。光学的な結合を確かなものとするために、光エポ
キシを使用してもよいであろう。この支持用エポキシ
は、ファイバ組立体をしっかりと保持する。試料の反射
／透過の単なる重み付き積分ではない要素を計算するた
めに、検出器と光源重み関数の特別な組合せを使用する
ことも可能である。たとえば、検出器の一つが光源の一
つから放射される波長の光には感度を有しないようにし
ておいた場合、（その光源のみがアクチブであるとき
の）この検出器からの応答によって試料による蛍光を測
定することができる。
【０００９】
【発明の具体的開示】図１は、本発明の一態様である、
直接照明／測定用の光源−発光器組立体の上面図および
その中心における断面図である。１で示される部分は、
保護用の外殻であり、この外殻は、１）外光を遮断す
る；２）発光器２から外側に発散する光を中心部に向け
る；および発光器を覆う光学エポキシ(optical epoxy）
５を保持する；という機能を有する。ＬＥＤダイス２の
かたちの一群の発光器は、組立体の周辺部に配置され
る。検出器３はフィルタ層４を備え、組立体の中心部に
配置される。半透明材料からなる円筒６は、発光器２か
ら出た光が直接に検出器３に入ることを防ぐとともに光
学エポキシ５を保持する。この光学エポキシ５は、発光
器および検出器上に適用されてこれらの密閉シールを形
成するとともにその上面を平にする。基板７は電気的結
合部材を保持するとともに、発光器２と検出器３、およ
び、必要に応じて熱センサ要素８との間を熱的に結合す
る。
【００１０】図４には、８本の光源用ファイバと３本の
検出器用ファイバとを有するファイバ組立体の一例の端
面図が示され、その割当て例も示されている。これらは
好ましくは直径１ミリメートルのファイバであり、例と
して示すファイバ組立体の最大径は４ミリメートルとな
る。検出起用ファイバは中心部に配置され、図では、Ｄ
１、Ｄ２およびＤ３で示されている。光源用ファイバは
組立体の周辺部に沿って配置され、対応する発光ダイオ
ードの中心波長（ナノメートル単位）が示されている。
低い波長である４７０ナノメートルと５５５ナノメート
ルはこのパターンでは繰り返されている。
【００１１】図５には、６本の光源用ファイバと１本の
検出器用ファイバとを有するファイバ組立体の一例の端
面図が示され、その割当て例も示されている。Ｄで示さ
れている検出器用ファイバは、２つの検出器と光学的に
つながっている。光源用ファイバは検出器用ファイバの
周りに配置される。これらには、対応する発光ダイオー
ドの中心波長（ナノメートル単位）が示されている。最
も短い波長である４７０ナノメートルは３回重複してお
り全体としては４光源のプロファイルとなっている。
【００１２】図６は、ファイバ組立体の側面図を示す。
光ファイバ４が基板７から出ており、基板上には発光器
２および検出器３が試料９に対して装着されている。光
エポキシ５がファイバ４を発光器２と検出器３に結合し
ている。発光器／検出器側端部と試料側端部において組
立体をはめ込み保持(pot）するために支持用エポキシが
使用されている。発光器側端部１と試料側端部７にある
外殻は組立体を保護するとともに支持用エポキシの外縁
となっている。
【００１３】装置に組込まれた、または、これとは別個
の要素であるプログラム可能なコンピュータを使用して
の較正(calibration）は、本発明の装置の一部をなすも
のである。装置の較正にはいくつかの種類(class）があ
り得る。ここで、較正とは、測定された重み付き積分を
入力として用い、ユーザー座標(user coordinates）を生
成することにより行なわれる数学的計算の一部を意味す
る。ここで、ユーザー座標とは、装置が使用者に対して
報じる重み付き積分である。色度座標はユーザー座標の
一例である。較正をどのように折り込むかにはいくつか
の種類がある： １）較正も安定化もなしで装置を機能させてもよい。こ
の場合、測定された積分からユーザー座標への変換は、
装置デザインの一部として決定され、同じユーザー座標
をレポートする同じ種類のパーツを使用した装置ではい
ずれも同じになるであろう。 ２）較正なしだが基板上の閉ループ温度安定化を施して
装置を機能させてもよい。この場合、発光器および検出
器は、閉ループ熱検出器と加熱／冷却システムにより一
定温度に保たれる（図２において９として模式的に表わ
されている）。 ３）装置固有の較正は行うが、温度安定化は施さないで
装置を機能させてもよい。この場合、個々の装置は、一
組の基準材料を測定して（装置および材料は標準の一定
温度に維持する）使用される。この測定結果は、測定結
果をユーザー座標に変換する装置特有の変換を計算する
のに使用される。この変換は、個々の装置にコードされ
る。 ４）装置固有の較正および温度訂正をして装置を機能さ
せてもよい。この場合、光源および検出器が装着された
基板と接触する熱センサーが、変換に使用されるプロセ
ッサに基板温度を報じる。色々な温度において上記３の
ようにして変換が、決定され、適当な変換を選択するこ
とにより温度が補償される。 ５）また、装置固有の較正と閉ループ安定化を行なって
装置を機能させてもよい。これは、上記３のケースにお
いて検出器および発光器における閉ループ熱制御を有す
るのと同じである。検出器の種類、構成配置および回路
によっては、観察される電気信号が検出器に到達する光
エネルギーに厳密には比例しないことがある。こうした
場合、ユーザー座標への変換以前に観察された信号から
光エネルギーに比例的な値に変換することが必要にな
る。通常、オフセット補正が必要である。こうしたオフ
セット値は、測定過程において、光源を点灯させていな
いときの各検出器による電気信号発生値を観察すること
により計算することができる。もしそれ以上の補正が必
要な場合には、検出器ベースで検出器について決定すれ
ばよい。
【００１４】図７および８は、コンピュータ・プログラ
ムの流れ図を示す。このコンピュータは本装置を操作す
る手段の一部ななす（図３参照）。図７は測定サイクル
の流れ図である。最初にセットアップ・サブルーチン１
が呼ばれる。このセットアップ・ルーチンの後、ループ
２が実行され、ここではすべての光源をオフにした状態
で各検出器の読取りが行なわれる。光源オフ状態での検
出器の読み値はベクトルＤ（ｄ）に蓄えられる。このル
ープが終了すると、光源と検出器とに関する二重ループ
が実行される。各光源は、光源ループ中、検出器ループ
（内側）が始まる前の時点でオンにされ（３ａ）、この
内側の検出器ループが終了した後でオフにされる（３
ｂ）。この内側の検出器ループ内で各検出器の値がベク
トルＩ（ｄ，ｓ）４に読み込まれる。光源と検出器に関
する二重ループが終了すると出力ベクトル成分、光源お
よび検出器に関する三重ループ５が実行される。このル
ープの中で、出力ベクトルＯ（ｊ）は０にセットされ
（６）、ついで、線形変換の各項が出力ベクトルに加え
られていく（７）。これらの項は、係数Ｃ（ｓ，ｄ，
ｊ）×（光源オンでの入力Ｉ（ｓ，ｄ）−光源オフでの
読み値Ｄ（ｄ））として計算される。三重ループが終了
すると、出力ベクトルＯ（ｊ）がユーザーに出力される
（８）。
【００１５】図８のセットアップ・サブルーチンにおい
ては、光源はすべてオフにセットされ、温度センサが存
在する場合にはこれがテストされる。温度センサがない
場合には、線形変換の係数は定数であり、このセットア
ップ・ルーチンで修正されることはない。温度センサが
存在する場合には、センサ３から温度が読取られ、三重
ループにおいて温度によって調整(index)された一組の
定数Ｔ（ｓ,ｄ,ｊ,ｔ）が係数列Ｃ（ｓ,ｄ,ｊ）にコピ
ーされる。
【００１６】プログラムを決定する上での留意点を以下
に述べる。クロマ・メーター(chroma meter)は光エネル
ギー源に対して色度座標を与えるように設計される。測
定対象となる光エネルギー源は、通常、有色の灯りや標
識、カラーテレビのディスプレイあるいはカラーのコン
ピュータ・ディスプレイのようなヒトの目に働きかける
ものである。試料が光エネルギーをもたらすのであるか
ら、複数の光源と複数の検出器を多重化してコストの低
減を達成するという記載は、この場合には当てはまらな
い。しかし、重み付き積分の選択、検出器の装着および
熱制御ならびに測定装置の較正に関する記載は、測定対
象が放射源である場合にも適用可能である。放射源の測
定では、使用される参照材料は、放射光のスペクトル強
度が既知の一組の素子または既知のスペクトルを生成す
る装置、たとえば、安定した光源やモノクロメーターで
ある。
【００１７】本発明の実施態様においては、線形代数や
数値分析の技法が複合的に用いられるが、以下の記載
は、好適態様に関するものである。ＯＶＥＣＴを、一連
の波長帯のそれぞれのスペクトル・エネルギーを成分と
するベクトルとする。たとえば、これらの波長帯は、３
８０ｎｍから７８０ｎｍに至る１ｎｍ刻みのものであっ
てもよい。この場合、ＯＶＥＣＴは４０１個の成分を有
することとなる。この波長域および分解度は、ヒトの目
による判断と対応するような測定を行なう装置を数学的
に記述するには充分である。一方、ＵＶＥＣＴをユーザ
ー座標のベクトルとする。特に、ＵＶＥＣＴをＣＩＥに
よって定義される３成分色度座標の組とする。この場
合、ＵＶＥＣＴは３つの成分を有し、ＣＩＥによるＵＶ
ＥＣＴの定義は、ＯＶＥＣＴを３×４０１次元の行列
（ここでは［ＣＨＲＯＭ．ＭＡＴ］で表わす）に掛ける
という行列の掛け算によって表わすことができる。 式１： ＵＶＥＣＴ＝［ＣＨＲＯＭ．ＭＡＴ］×ＯＶＥ
ＣＴ
【００１８】ＤＶＥＣＴを、成分が与えられた装置によ
って生成される重み付き積分であるベクトルとする。Ｏ
ＶＥＣＴをＤＶＥＣＴに変換する重み行列をＡＰＰ．Ｍ
ＡＴとする。 式２： ＤＶＥＣＴ＝［ＡＰＰ．ＭＡＴ］×ＯＶＥＣＴ
【００１９】ＵＶＥＣＴによって張られるベクトル空間
が、ＵＶＥＣＴによって張られるベクトル空間の部分集
合であるならば、行列の掛け算によってＤＶＥＣＴをＵ
ＶＥＣＴに変換することができる。このような行列をＵ
ＡＰＰ．ＭＡＴと呼ぶことにすると、次のように書け
る： 式３： ＵＶＥＣＴ＝［ＵＡＰＰ．ＭＡＴ］×ＤＶＥＣ
Ｔ
【００２０】設計のために、ＵＡＰＰ．ＭＡＴは次のよ
うにして計算することが可能である： １）式２の両辺にＡＰＰ．ＭＡＴの転置行列（Ｔｒ［Ａ
ＰＰ．ＭＡＴ］）を掛ける： 式４： Ｔｒ［ＡＰＰ．ＭＡＴ］×ＤＶＥＣＴ＝Ｔｒ
［ＡＰＰ．ＭＡＴ］×［ＡＰＰ．ＭＡＴ］×ＯＶＥＣＴ ２）式４に［ＡＰＰ．ＭＡＴ］とその転置行列との積の
逆行列を掛けてＯＶＥＣＴを得る： 式５： ＯＶＥＣＴ＝Ｉｎｖ（Ｔｒ［ＡＰＰ．ＭＡＴ］
×［ＡＰＰ．ＭＡＴ］）×Ｔｒ［ＡＰＰ．ＭＡＴ］×Ｄ
ＶＥＣＴ ３）これを式１に代入して式３と等価な式を得る： 式６： ＵＶＥＣＴ＝［ＣＨＲＯＭ．ＭＡＴ］×Ｉｎｖ
（Ｔｒ［ＡＰＰ．ＭＡＴ］×［ＡＰＰ．ＭＡＴ］）×Ｔ
ｒ［ＡＰＰ．ＭＡＴ］×ＤＶＥＣＴ 式６は複雑に見えるが、実際には、ＵＡＰＰ．ＭＡＴは
定数の集まりに還元されている。もし、ＯＶＥＣＴとＤ
ＶＥＣＴとがいずれも３個の成分を有するならば、ＵＡ
ＰＰ．ＭＡＴは３×３行列であり９個の成分を有するこ
とになる。
【００２１】今日製造されている測色計は、ＤＶＥＣＴ
がＵＶＥＣＴに等しく、かつ、ＵＡＰＰ．ＭＡＴが単位
行列となるように設計されている。これは必要不可欠な
ことではないし最善という訳でもない。ＤＶＥＣＴの成
分からなる重み関数の数およびかたちは、現在手に入る
高品質で低価格な部品を最大限に活用するように選択さ
れる。これらの部品の選択は、可能な選択のそれぞれに
ついてもたらされるＵＡＰＰ，ＭＡＴ行列を用いて設計
される装置の数学的評価によって行なわれる。本発明の
好適実施態様においては、通常、ＤＶＥＣＴはＵＶＥＣ
Ｔよりも多くの部品を有する。これは通常、ＵＶＥＣＴ
で張られる空間において、より優れた分解度とノイズ特
性をもたらす。こうした改良は、通常、最小限の製造コ
ストの増加で達成可能である。ＵＶＥＣＴ空間における
分解度とノイズ特性は、ＤＶＥＣＴによって張られる空
間における仮定からＵＡＰＰ．ＭＡＴを用いて予想され
る。
【００２２】製造プロセスの一部として、ＵＡＰＰ．Ｍ
ＡＴの部品を上記のようにして較正して、製造された装
置の各物理例に関するＤＶＥＣＴからＵＶＥＣＴへのマ
ッピングの正確性を改善するもよい。実際に、これは、
ＯＶＥＣＴおよび／またはＵＶＥＣＴの知られた一組の
材料について多重回帰技法を用いることにより達成され
る。ユーザー座標における熱変化または部品の変化の効
果は、これらの効果が既知のＯＶＥＣＴ座標であるかＤ
ＶＥＣＴにおける場合には予想できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による反射光測定型光分光分析装置の発
光器／検出器組立体の上面図。
【図２】本発明による反射光測定型光分光分析装置の発
光器／検出器組立体の（図１の２−２に沿う）断面図。
【図３】装置を操作するコンピュータ。
【図４】図１に類する発光器／検出器組立体を反射性測
定対象に光学的に結合する光ファイバ組立体の端面図。
【図５】図１に類する発光器／検出器組立体を反射性測
定対象に光学的に結合する光ファイバ組立体の端面図。
【図６】図４または図５に類する光ファイバ組立体の側
面図。
【図７】装置に含まれるコンピュータに組込まれた、装
置のセットアップおよび測定動作に関するプログラムの
流れ図。
【図８】装置に含まれるコンピュータに組込まれた、装
置のセットアップおよび測定動作に関するプログラムの
流れ図。

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 試料の光学的性質を測定するための光学
    分光分析装置であって：複数の放射エネルギー源；放射
    エネルギーを電気信号に変換する複数の素子；該放射源
    のそれぞれに設けられた波長に関してエネルギー・スペ
    クトルをもたらす手段であり該スペクトルは他の放射源
    の該スペクトルとは異なるもの；該素子のそれぞれに設
    けられた波長の関数として放射エネルギーへの応答をも
    たらす手段であり該応答は他の素子の応答とは異なるも
    の；ならびに以下の手順により該装置を動作させる手
    段： １）該放射エネルギー源のそれぞれに対して、少なくと
    も他の一の放射エネルギー源に電気エネルギーが供給さ
    れていない時期における一定期間、電気エネルギーを供
    給する； ２）該源によって生成された放射エネルギーを方向付け
    して対象または材料と相互作用させ、該対象または材料
    から反射される、および／または、伝達される、および
    ／または、放射される、放射エネルギーの幾分かが該素
    子に戻ってくるようにし； ３）該素子のそれぞれからの電気信号を記録して該期間
    のそれぞれにおいて放射エネルギーを電気信号出力に変
    換し； ４）該記録された電気信号出力それぞれから、放射エネ
    ルギーの波長に関する重み付き積分である値を計算し、
    該重み付き積分値の集合でありその数が該一定期間の数
    と該放射エネルギーを電気信号に変換する該素子の数の
    積に等しい集合を生成し；および ５）該重み付き積分値の集合から、あらかじめ規定され
    た変換のための係数を利用して該重み付き積分値の線形
    変換により多重的な測定値の集合を計算する。
  2. 【請求項２】 請求項１の装置であって、該源が電気を
    放射エネルギーに変換する素子であるもの。
  3. 【請求項３】 請求項２の装置であって、該素子の少な
    くとも２が発光ダイオードであるもの。
  4. 【請求項４】 請求項１の装置であって、該放射エネル
    ギー源と放射エネルギーを電気信号に変換する素子が共
    通基板上に装着されており、該基板は機械的な／位置決
    め、電気的結合および共通の熱的接触をもたらすもの。
  5. 【請求項５】 請求項４の装置であって、熱感受性を有
    する電気素子がさらに該基板上に装着されているもの。
  6. 【請求項６】 請求項５の装置であって、熱エネルギー
    を生成または除去する素子が該基板に接触しているも
    の。
  7. 【請求項７】 請求項４の装置であって、該放射エネル
    ギー源、素子および共通基板が、測定を行なおうとする
    問題とする波長の光に対しては透過性であるが湿気に対
    しては不透過性の材料でシールされているもの。
  8. 【請求項８】 請求項１の装置であって、光学的性質の
    明確な多くの対象または材料のそれぞれについて観察さ
    れる重み付き積分の集合を該装置の製造時において記録
    することによって、該線形変換の該係数を計算し、多重
    回帰法によって該線形変換係数を計算する手段を有する
    電気を放射エネルギーに変換する素子を該動作手段が有
    するもの。
  9. 【請求項９】 請求項８の装置であって、該係数の集合
    の多数が、該装置が他の集合の決定の際とは異なる温度
    に保たれているときに決定され、該複数の集合から特定
    の係数の集合を温度の関数として選択する手段を該動作
    手段が有するもの。
  10. 【請求項１０】 請求項９の装置であって、該動作手段
    が該係数の集合間の内挿により線形変換の該係数を温度
    の関数として選択するための手段を含むもの。
  11. 【請求項１１】 請求項１の装置であって、該放射が該
    源から該試料に向けて複数の光ファイバにより方向付け
    られ、該ファイバがそのクラッド径の少なくとも９０％
    のコア直径を有するもの。
  12. 【請求項１２】 請求項１の装置であって、放射が試料
    から該放射エネルギーを電気信号に変換する素子に向け
    て光ファイバによって方向付けられるもの。
  13. 【請求項１３】 請求項１１の装置であって、該光ファ
    イバが堅固に固定されているもの。
  14. 【請求項１４】 請求項１１の装置であって、複数の半
    導体チップが該放射エネルギー源と該素子とを与え、該
    チップが該光ファイバと物理的に接触しているもの。
  15. 【請求項１５】 試料により放射される放射エネルギー
    の多重的測定を行なうための光学分光分析装置であっ
    て：放射エネルギーを電気信号に変換する複数の素子；
    該素子を該試料に光学的に結合する手段；該素子に設け
    られた、放射エネルギーを電気信号に変換する複数の素
    子が波長の関数として光エネルギーへの応答を有するよ
    うにもたらす手段であり該応答は他の素子の応答とは異
    なるもの；ならびに以下の手順により該装置を動作させ
    る手段： １）該放射エネルギーを電気信号に変換する素子それそ
    れの電気信号出力を観察および記録する； ２）該記録された電気信号出力それぞれから、放射エネ
    ルギーの波長に関する重み付き積分である値を計算し、
    重み付き積分値の集合を生成し；および ３）該重み付き積分値の集合から、あらかじめ規定され
    た変換のための係数にを用いて該重み付き積分値の線形
    変換により多重的な測定値の集合を計算する。
  16. 【請求項１６】 請求項１５の装置であって、該放射エ
    ネルギー源と放射エネルギーを電気信号に変換する素子
    が共通基板上に装着されており、該基板は機械的な／位
    置決め、電気的結合および共通の熱的接触をもたらすも
    の。
  17. 【請求項１７】 請求項１６の装置であって、熱感受性
    を有する電気素子がさらに該基板上に装着されているも
    の。
  18. 【請求項１８】 請求項１７の装置であって、熱エネル
    ギーを生成または除去する素子が該基板に接触している
    もの。
  19. 【請求項１９】 請求項１６の装置であって、該放射エ
    ネルギー源、素子および共通基板が、測定を行なおうと
    する問題とする波長の光に対しては透過性であるが湿気
    に対しては不透過性の材料でシールされているもの。
  20. 【請求項２０】 請求項１５の装置であって、光学的性
    質の明確な多くの対象または材料のそれぞれについて観
    察される重み付き積分の集合を該装置の製造時において
    記録することによって、該線形変換の該係数を計算し、
    多重回帰法によって該線形変換係数を計算する手段を有
    する電気を放射エネルギーに変換する素子を該動作手段
    が有するもの。
  21. 【請求項２１】 請求項２０の装置であって、該計算手
    段が、該装置が他の集合の決定の際とは異なる温度に保
    たれているときに該係数の集合の複数を計算する手段、
    該装置が動作温度の関数として該複数の集合から選択さ
    れた特定の係数の集合を該第三の手段に組込む手段を有
    するもの。
  22. 【請求項２２】 請求項２１の装置であって、該動作手
    段が該係数の集合間の内挿により線形変換の該係数を温
    度の関数として選択するための手段を含むもの。
  23. 【請求項２３】 請求項１５の装置であって、該放射が
    該源から該試料に向けて複数の光ファイバにより方向付
    けられ、該ファイバがそのクラッド径の少なくとも９０
    ％のコア直径を有するもの。
  24. 【請求項２４】 請求項２３の装置であって、該光ファ
    イバが堅固に固定されているもの。
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